Cible : ExpertEléments de chimie générale des eaux souterraines
La composition des eaux naturelles résulte d’un ensemble de processus d’altération des roches qui mettent en œuvre de nombreuses réactions physico-chimiques et biochimiques : acido-basique, oxydo-réduction, dissolution/précipitation, adsorption/désorption, échanges d’ions, complexation…
La composition chimique des eaux, résultat de ces processus, est dominée par la présence de certains ions, appelés ions majeurs du fait de leur abondance par rapport à d’autres :
- 3 anions : hydrogénocarbonates, sulfates et chlorures,
- 4 cations : calcium, magnésium, sodium et potassium.
A partir de l’analyse de ces ions majeurs, les eaux sont caractérisées en termes de faciès géochimiques.
D’autres éléments « mineurs » naturels (fer, fluor, manganèse…) peuvent être présents dans les eaux à des teneurs indésirables.
Les activités humaines conditionnent également la composition chimique des eaux souterraines , notamment en général par l’apport de « polluants » tels que les métaux lourds, les pesticides, les engrais… issus de l’industrie, des pratiques agricoles ou domestiques.
Ainsi, pour caractériser les eaux, de nombreux éléments chimiques sont analysés en laboratoire mais également sur le terrain : la conductivité, la teneur en Oxygène dissous, le pH, le potentiel REDOX (Eh), le Titre Alcalimétrique Complet (TAC) et la température de l’eau.
Généralement, les variations des valeurs des différents paramètres sont plus importantes dans les nappes libres (en particulier dans les zones karstiques ) que dans les nappes profondes captives. Les nappes libres sont en effet plus sensibles aux variations climatiques saisonnières et plus vulnérables par rapport aux activités de surface. Ainsi, dans les zones de karsts, la composition des eaux présente une variation d’autant plus importante que le transfert de matière est augmenté lors des épisodes pluvieux intenses, ce qui se traduit par une élévation de la conductivité et de teneurs de certains composés.
Le (ou les) éponte(s) imperméable(s) protège(nt) relativement bien les eaux des aquifères profonds captifs, qui ne contiennent pas en règle générale de contaminants d’origine anthropique tels que les pesticides et les nitrates . Par contre, cette protection de la surface signe d’un certain confinement au sein de l’aquifère peut engendrer la présence naturelle de teneurs importantes en paramètres indésirables, rendant les eaux impropres à la consommation.
Enfin, le fond géochimique de certains aquifères peut être caractérisé par une salinité (ou minéralisation) importante notamment le long du littoral. Une eau salée est ainsi définie comme une « eau contenant une quantité sensible (…) de sels dissous. Sa concentration minimale en matières dissoutes peut être fixée conventionnellement : en général à 1000 ppm » [Castany et Margat, 1977].
Faciès géochimiques à travers les points du réseau régional
A partir des points du réseau régional de la qualité des eaux souterraines , on distingue en fonction des aquifères :
- L’aquifère du Turonien-Coniacien (Crétacé supérieur) présente des eaux bicarbonatées calciques excepté le point n° 70 (forage profond de Saint-Pierre à Royan) caractérisé par un faciès bicarbonaté calcique à magnésien.
- Les eaux du Cénomanien (Crétacé supérieur), du Jurassique supérieur et du Jurassique moyen sont bicarbonatées calciques.
- Concernant l’Infra-Toarcien, les eaux de cette nappe montrent 6 faciès différents :
- Bicarbonaté calcique : points n° 22, 43, 45, 46, 49, et 92,
- Bicarbonaté calcique et magnésien : points n° 42 et 44,
- Bicarbonaté magnésien : point n° 102,
- Bicarbonaté sodique à chloruré sodique : point n° 21,
- Bicarbonaté magnésien, calcique et sulfaté : point n° 23,
- Sulfaté calcique à bicarbonaté calcique : point n° 4
Les autres points du réseau captant des aquifères plus marginaux (alluvions, dunaire, Tertiaire, socle…) montrent des eaux bicarbonatées calciques à l’exception du point n°105 caractérisé par un faciès bicarbonaté calcique et magnésien.
Enfin, des eaux chlorurées sodiques fortement minéralisées ont été mises en évidence sur certains points du littoral :
- n° 80 (Campanien),
- n° 86 (Cénomanien) (forage de Marais de Caillaud-Satmar à Saint-Just-Luzac - Crétacé supérieur) qui montre une salinité ( 44 g/l) bien supérieure à celle de l’Océan Atlantique (35 g/l).
- n° 107 et 110 (alluvions).
Quelques valeurs singulières de points du réseau qualité
Si on ne tient pas compte des points fortement minéralisés situés le long du littoral, les valeurs remarquables 2011 (valeurs décalées par rapport à celles des autres points d’un même aquifère ) pour les éléments majeurs et pour les éléments indésirables sont reportées dans le tableau ci-dessous.
- Tableau des points remarquables du réseau qualité pour certains éléments majeurs
- Tableau des points remarquables du réseau pour les éléments indésirables
- *norme de potabilité
Les eaux de l’aquifère de l’Infra-Toarcien sont naturellement enrichies en fluor dont les teneurs peuvent être incompatible avec les normes de qualité. Ainsi, des teneurs supérieures au seuil de potabilité (1,5 mg/l) sont constatées sur la moitié des 12 points (tous captifs) du réseau régional. La teneur moyenne est de l’ordre 1,77 mg/l. De plus, ces points présentent également des teneurs élevées en bore (1 point supérieur à la norme), en baryum, et plus ponctuellement, en fer, manganèse, magnésium, chlorures, sodium, voire arsenic (1 point supérieur à la norme de 10 µg/l). Pour la plupart des points, le confinement et la présence de dolomie dans le réservoir apporte un caractère magnésien au faciès géochimique.
Pour le Jurassique moyen, la norme en fluor n’est dépassée sur aucun point qu’ils soient situés dans la partie captive de la nappe (teneur moyenne de l’ordre de 1 mg/l) ou dans la partie libre (teneur moyenne de l’ordre de 0,4 mg/l).
En ce qui concerne le Jurassique supérieur et le Crétacé supérieur des teneurs élevées en fluor ont été mesurées que sur 2 points, le point 99 dans le Jurassique (1,6 mg/l) et le point captif n° 103, les Fouinières à Ingrandes, pour le Crétacé (1,81 mg/l en 2011, 1,8 mg/l en 2010 et 1,85 mg/l pour l’année 2009). Ces 2 points (auxquels il faut ajouter le point n° 27, France Champignon aujourd’hui abandonné) sont relativement proches et montrent l’existence d’une anomalie en fluor dans le Châtelleraudais qui concerne plusieurs aquifères .
Par ailleurs, les eaux du point n° 82, qui capte de la nappe du Crétacé supérieur, ont une teneur en arsenic dépassant la norme de potabilité.
Pour le bore, la norme de potabilité (1 mg/l) est dépassée sur deux points littoraux (n°80 et 86).
Il existe aussi localement des problèmes de qualité avec des dépassements du seuil de potabilité pour l’arsenic, dont la présence naturelle est liée au lessivage des formations du socle (cf. le point 101 (les Vaux) en Deux-Sèvres) ou à la présence de niveaux riche en matières organiques (comme les lignites de la base du Cénomanien par exemple), ou pour le sélénium, en général lié aux dépôts du Tertiaire (le sélénium fait la spécificité des eaux de la station thermale de La Roche-Posay).
On peut télécharger ci-dessous les graphes des teneurs en certains éléments indésirables mesurées en 2011 sur les points du réseau régional.
